Короткое замыкание сообщение. Короткое замыкание. Что это такое, и какие замыкания бывают. При эксплуатации потребителей напряжение питания может подключаться различными способами

Электрические цепи всегда рассчитаны на определенную наибольшую силу тока. Если по той или иной причине сила тока в цепи становится больше допустимой , то провода могут значительно нагреться, а покрывающая их изоляция - воспламениться.

Причиной значительного увеличения силы тока в сети может быть или одновременное включение мощных потребителей тока, например электрических плиток, или так называемое короткое замыкание. Коротким замыканием называют соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи. Короткое замыкание может возникнуть, например, при ремонте проводки под током (рис. 273) или при случайном соприкосновении оголенных проводов.

Сопротивление цепи при коротком замыкании незначительно, поэтому в цепи возникает большая сила тока, провода при этом могут сильно накалиться и стать причиной пожара. Чтобы избежать этого, в сеть включают предохранители.

Назначение предохранителей - сразу отключить линию, если сила тока в ней вдруг окажется больше допустимой нормы. Рассмотрим устройство предохранителей, применяемых в квартирной проводке.

Главная часть всякого предохранителя - свинцовая проволока С (рис. 274), проходящая внутри фарфоровой пробки П. Пробка имеет винтовую нарезку Р и центральный контакт К. Нарезка соединена с центральным контактом свинцовой проволокой. Пробку ввинчивают в патрон, находящийся внутри фарфоровой коробки.

Свинцовая проволока представляет, таким образом, часть общей цепи. Толщина свинцовых проволок рассчитана так, что они выдерживают определенную силу тока, например 5, 10 А и т. д. Если сила тока превысит допустимое значение, то свинцова я проволока расплавится и цепь окажется разомкнутой.

Предохранители с плавящимся проводником называют плавкими предохранителями.

Предохранители располагают на специальном щитке, устанавливаемом у самого ввода проводов в квартиру. В каждый из проводов последовательно включают отдельный предохранитель (рис. 275). В настоящее время широко применяются предохранители-автоматы.

На рисунке 276 показан плавкий предохранитель, применяемый в радиоприемниках. Тонкий проводник натянут по оси стеклянной трубки, имеющей на концах металлические наконечники. Трубка вставляется в специальный держатель.

Вопросы. 1. Что может случиться с проводом, если сила тона в нем превысит допустимую норму? 2, Что может служить причиной значительного увеличения силы тока в сети? 3, В чем состоит явление короткого замыкания? 4. Чем объяснить, что при коротком замыкании сила тока в цепи может достигнуть огромного значения? 5. Для какой цели служат предохранители, включаемые в сеть? 6. Как устроен распространенный квартирный предохранитель?

КЗ образуется вследствие замыкания двух проводов цепи, которые подсоединены к разным контактам (это плюс и минус). В данном случае происходит это через маленькое сопротивление, которое можно сравнить с сопротивлением самого провода. При этом ток может превысить номинальное значение в несколько раз. Чтобы предотвратить возгорание, электрическая цепь должна быть разорвана до того, как провода нагреются до критической температуры.

Что такое короткое замыкание?

Ежедневно, где бы мы не находились, мы осуществляем замыкание электрической цепи. При этом ничего опасного не происходит, так как при подсоединении вилки электрооборудования в розетку электрическая энергия превращается в:

• механическую энергию;
• тепловую мощность.

Данные виды замыкания можно условно назвать «длинными». Короткое замыкание - это, говоря простым языком, такой вид энергии, которая выражается в виде искры, хлопка или возгорания. Это такое состояние, когда сопротивление самой нагрузки становится меньше сопротивления источника питания. При коротком замыкании мгновенно увеличивается сила тока, которая приводит к сильному выделению тепла. Это - в свою очередь - может привести к расплавлению проводки и её последующему возгоранию. Такое КЗ способно не только нарушить работоспособность элемента электрической цепи, но и привести к снижению входного напряжения у других потребителей.

В нормальном рабочем режиме ток между фазным и нулевым проводом протекает лишь в том случае, когда подсоединена нагрузка, которая и осуществляет его ограничение на безопасном уровне для электрической проводки. Как происходит короткое замыкание? В тех случаях, когда появляется нарушение изоляционного покрытия, приводящее к замыканию плюса и минуса, ток минует нагрузку и течёт между этими проводами. Данный вид контакта называется «коротким», в связи с тем, что минует электрические приборы.

Металлическое короткое замыкание - это такое замыкание, в котором не учитывается переходное сопротивление. Оно возможно только в случае его специальной подготовки при помощи болтового соединения токоведущих частей.

Ток короткого замыкания - это такой ток, который появляется вследствие повреждения изоляции токоведущих частей, обладающих различным электрическим потенциалом. Возникнуть он может и просто при случайном соединении проводящих частей с теми же потенциалами.

Ударный ток короткого замыкания - это максимальная величина тока, которая возникает при трёхфазном КЗ.

Режим короткого замыкания - это такое состояние двухполюсника, когда его выходы соединены между собой при помощи проводника с нулевым сопротивлением. В данном режиме вторичная обмотка замыкается накоротко. При проведении такого опыта можно определить величину потерь в обмотках самого трансформатора.

Также стоит знать, что напряжение короткого замыкания трансформатора - это такое напряжение, которое необходимо подать на обмотку, когда вторая замкнута. И тогда в последней обмотке начнёт протекать номинальный ток.

Как его обнаружить и предотвратить?

Можно вспомнить всем известный закон Ома, который гласит: «Ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению». Как раз на последнее и стоит обращать в данном случае пристальное внимание. В связи с тем, что сопротивление проводки очень мало, его принято считать равным «0». В случае с КЗ его величина - наоборот - очень велика, так как в замкнутой цепи начинает течь ток.

Для того чтобы предотвратить короткое замыкание, необходимо периодически производить замеры сопротивления проводки. Если вы самостоятельно не можете это делать, то стоит обратиться за помощью к специалистам. Они на профессиональном уровне проведут все измерения, касающиеся проводки, а также помогут провести испытание измерительных трансформаторов тока, что также убережет ваше оборудование и повысит пожарную безопасность.

Величина тока в электрической цепи, как известно, определяется формулой закона Ома

При постоянном напряжении ток обратно пропорционален величине сопротивления цепи. Сопротивления отдельных потребителей иногда сильно отличаются друг от друга. Так, например, сопротивление осветительных ламп накаливания для бытовых целей бывает порядка нескольких сот ом, а электрических нагревательных приборов, телевизоров, холодильников, стиральных машин бывает несколько десятков ом. Для бытовых целей используют сети напряжением 127 или 220 в. Следовательно, бытовые электроприемники потребляют из сети токи от нескольких десятых ампера до нескольких ампер. Потребители электрической энергии, применяемые в промышленности, электрифицированном транспорте, потребляют токи порядка десятков, сотен и тысяч ампер.

В зависимости от величины тока выбирают материал и сечение проводов, устанавливают электроизмерительные приборы и приборы защиты.

Однако часто случается, что ток в электрической цепи становится слишком большим. Это может произойти, если в результате повреждения изоляции проводников различные точки цепи, между которыми действовало напряжение, оказываются электрически соединенными между собой.

Поясним это на примере.

На рис. 33, а дана схема включения лампы накаливания с выключателем. Пусть напряжение сети равно

110 в, а сопротивление лампы r л = 220 ом, тогда сила тока в цепи лампы будет

Замкнем точки 1 и 2 схемы рис. 33, б при помощи короткого металлического бруска с очень малым сопротивлением.

Соединение точек 1 и 2, между которыми действует напряжение 110 в, могло произойти случайно, например при соприкосновении голых (без изоляции) проводов или касании изолированных проводов при повреждении изоляции.

В цепи по более короткому пути, т. е. по участку с очень малым сопротивлением, потечет большой ток Iкз, выделяющий большое количество тепла, а также крайне опасный для источника электрической энергии.

Возникло, как говорят, короткое замыкание. Для защиты электрической цепи от действия токов короткого замыкания и значительных перегрузок служат плавкие предохранители.

Основной деталью таких предохранителей является небольшой кусок тонкой проволоки из легкоплавкого металла (например, свинца). Предохранитель включается последовательно в цепь тока.

При увеличении тока сверх нормальной величины тонкая проволока предохранителя плавится, электрическая цепь разрывается и тем устраняется опасность последствий короткого замыкания. Наиболее простым по устройству является пробочный предохранитель. На рис. 34 показано устройство такого предохранителя. На фарфоровом основании 3 смонтированы контакты 4, 5 для подключения предохранителя, контактный винт 6 и металлический патрон с резьбой. В патрон ввертывается пробка 2, имеющая также металлическую резьбу. Внутри пробки вмонтирован небольшой кусок проволоки 1 из легкоплавкого металла. При коротком замыкании проволока сгорает и пробку заменяют новой.

в схеме возникаеткороткое замыкание (КЗ).

Просмотр содержимого документа
«Короткое замыкание»

Короткое замыкание

Давайте рассмотрим простейшую цепь, состоящую из лампочки и, предположим, автомобильного аккумулятора:

По цепи течет ток по проводам и у нас начинает гореть лампочка. Все просто.

Давайте предположим, что наши провода, которые ведут к лампочке абсолютно голые и вдруг каким то чудом на эти проводки ложится еще один такой же голый провод. Этот проводок замыкает наши два оголенных провода. И вот начинается самое интересное -в схеме возникаеткороткое замыкание (КЗ). Короткое замыкание - это короткий путь для прохождения электрического тока по цепи, где наименьшее сопротивление.

Теперь ток течет и по лампочке и по проводку. Но, у нас сопротивление проводка намного меньше, чем сопротивление лампочки, и почти весь ток потечет туда, где меньшее сопротивление - то есть по проводку. А так как сопротивление у нашего проводка очень мало, то и ток следовательно потечет очень большой, согласно Закону Ома. А если потечет большой ток, следовательно и количество теплоты, выделяемое проводком будет очень большим, согласно Закону Джоуля-Ленца. В конце концов по цепи, которая выделена красным, будет течь большой ток и она будет очень сильно нагреваться. Так сильно, что может случиться даже пожар.

Вы наверное не раз слышали в сводке новостей, что пожар произошел из-за короткого замыкания. В этом случае оголенный провод фазы в каком то месте задевает оголенный провод нуля. В основном КЗ в жилых домах происходит от старого кабеля, который трещит по швам в любом удобном случае и от влаги, которая может попасть на кабель. Но также имеет место и человеческий фактор. Это, конечно же, несоблюдение мер безопасности при пользовании электрическим током.

Все Вы слышали, что нельзя включать множество потребителей в одну розетку, возникнет перегрузка сети и может произойти пожар. Рассмотрим этот случай более подробно. Пусть в нашу розетку включены потребители электроэнергии. Мы конечно используем тройники или сетевые удлинители. Но схематически я показал это так:

Чем больше потребителей включены в сеть параллельно, тем меньше сопротивление цепи . Про то, как вычислить сопротивление, есть формулы в статье Сопротивление. Следовательно, если у нас сопротивление становится меньше, ток стает больше - Закон Ома. Следовательно, возрастает и количество теплоты, выделяемое проводами сетевого удлинителя или тройника - Закон Джоуля-Ленца. В результате провода начнут плавиться и в конце концов может начаться пожар. Ситуация стает близко к КЗ.

В заключении хотелось бы добавить типичные признаки короткого замыкания:

сгоревшие предохранители в радиоэлектронной аппаратуре (РЭА)

нагрев цепи, в которой течет ток короткого замыкания

низкое напряжение источника напряжения

большой ток

обугленные провода

выгоревшие дорожки печатной платы

черный нагар в месте, где произошло КЗ.

Плавкие предохранители. Сила тока в каком-либо участке цепи определяется по закону Ома сопротивлением участка и напряжением между его концами. При заданном напряжении она тем меньше, чем больше сопротивление данного участка. Так, например, сопротивление обычных лампочек накаливания сравнительно велико (сотни ом), и поэтому сила тока в них получается малой (несколько десятых долей ампера).

Если соединить провода помимо лампочки, то получится участок с очень малым сопротивлением и ток может сделаться весьма большим. Говорят, что в этом случае имеет место короткое замыкание. Коротким замыканием называют вообще всякое замыкание источника тока на очень малое сопротивление. Развивающиеся при коротком замыкании большие токи чрезвычайно опасны из-за раскаливания проводов, а также крайне вредны для источника тока.

Для предохранения проводов от короткого замыкания служат плавкие предохранители. Это – тонкие медные проволочки, или, еще лучше, проволочки из легкоплавкого металла (например, свинца), вводимые последовательно в цепь тока и рассчитанные таким образом, чтобы они плавились при силе тока, превышающей то значение, на которое данная цепь рассчитана. На рис. 99 показано действие предохранителей. При замыкании проводов электрической лампочки куском толстой медной проволоки 1 (короткое замыкание) предохранитель 2 мгновенно плавится и цепь размыкается.

Рис. 99. При коротком замыкании медным стержнем 1 плавкий предохранитель 2 расплавляется и размыкает цепь

Устройство наиболее употребительного «пробочного» предохранителя показано на рис. 100. Его название происходит от фарфоровой «пробки» 1, внутри которой помещается легкоплавкая проволока 2. Пробка, подобно цоколю лампочки, ввинчивается в патрон предохранителя 3 и после каждого короткого замыкания заменяется новой. Обычно предохранители или группы предохранителей ставятся при вводе тока в дома и, кроме того, при вводе в каждую квартиру; нередко предохранителями снабжены и отдельные штепсели. Устройство штепсельного предохранителя показано на рис. 101. Предохранитель отдельного штепселя должен плавиться при токе 3-5 А, предохранитель в квартире – при токе 15-20 А, а предохранитель в доме – при значительно больших токах, в несколько сот ампер.

Рис. 100. «Пробочный» предохранитель: 1 – фарфоровая «пробка», 2 – легкоплавкая проволока, 3 – патрон предохранителя

Рис. 101. Штепсельная розетка с предохранителем: а) вид сверху раскрытой штепсельной розетки; б) вид со стороны стены; в) крышка; 1 – гнезда для вилки, 2 – плавкий предохранитель, 3 – отверстия для шурупов, прикрепляющих штепсельную розетку к стене, 4 – приспособление для закрепления крышки